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Aufgabe:

Die Folge a_ n ist definiert durch folgende rekursive Bildungsvorschrift


$$a_{n+1}= 1+ \frac{a_n}{2}$$

mit a_0=1. Untersuchen Sie die Folge auf Konvergenz und Beschränktheit

Problem/Ansatz:

a_0=1

a_1= 3/2

a_2 = 5/2


Die Folge konvergiert gegen 0.

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Die Folge konvergiert gegen 0.

Sicher nicht. Die Folgenglieder sind immer ≥1.

Wenn(!) die Folge mit Grenzwert a konvergiert dann gilt

a=1+a/2 => a=2

2 Antworten

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Hallo

wenn du nicht mal a2 richtig berechnen kannst wie dann weiter?

 1. Beschränktheit: 1, klar an>1,

2. Behauptung an<=2  mit Induktion zeigen

3. die Folge wächst monoton, das überlass ich dir

, wenn eine Folge nach oben beschränkt und monoton steigend ist konvergiert sie. der GW ist dann an=a=an+1

Gruß lul

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wenn eine Folge nach oben beschränkt und monoton steigend ist konvergiert sie. der GW ist dann an=a=an+1

Das ist wohl unklar. Ich verstehe, was du meinst. Aber so kann man das wohl nicht schreiben.

Hallo Wolfgang,

du hast recht, aber die Formel stand ja schon im Kommentar und das ist die Kurzform  statt lim an= lim an+1 

Eigentlich sollte die Fragende das ja wissen?

lul

Hallo lul

Habe da meine Zweifel :-).  Vielleicht so:

Da sich an und an+1  in der Rekursionsformel  für n→ ∞  beliebig wenig von a unterscheiden, kann man dafür jeweils a einsetzen und erhält die o.g. Bestimmungsgleichung für a.

Liebe Grüße   Wolfgang

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Aloha :)

Von der rekursiv definierten Folge$$a_{n+1}=1+\frac{a_n}{2}\quad;\quad a_0=1$$hast du bereits versucht, die ersten Glieder angegeben. Du hast dich leider schon bei \(a_2\) vertan und dann auch nicht weiter überlegt, wie man die Folgendglieder anders schreiben könnte:$$a_0=1=\pink{2-1}$$$$a_1=1+\frac{1}{2}=\frac32=\pink{2-\frac12}$$$$a_2=1+\frac{\frac32}{2}=1+\frac34=\frac74=\pink{2-\frac14}$$$$a_3=1+\frac{\frac74}{2}=1+\frac78=\frac{15}{8}=\pink{2-\frac18}$$$$a_4=1+\frac{\frac{15}{8}}{2}=1+\frac{15}{16}=\frac{31}{16}=\pink{2-\frac{1}{16}}$$

Hier liegt die Vermutung nahe, dass gilt:$$\pink{a_n=2-\frac{1}{2^n}}\quad;\quad n\in\mathbb N_0$$Wir prüfen unsere Vermutung kurz mit vollständiger Induktion. Der Induktionsanfang wurde oben bei \(a_0\) schon gemacht. Bleibt nur noch der Induktionsschritt:$$a_{n+1}=1+\frac{a_n}{2}=1+\frac{2-\frac{1}{2^n}}{2}=1+\frac22-\frac{\frac{1}{2^n}}{2}=1+1-\frac{1}{2\cdot2^n}=2-\frac{1}{2^{n+1}}\quad\checkmark$$

Es ist klar, dass die Folge streng monoton wächst, denn von der \(\pink2\) subtrahieren wir mit wachsendem \(n\) einen immer kleineren Bruch. Formal kannst du das so aufschreiben:$$n<n+1\implies 2^n<2^{n+1}\implies\frac{1}{2^n}>\frac{1}{2^{n+1}}\implies-\frac{1}{2^n}<-\frac{1}{2^{n+1}}$$$$\phantom{n<n+1}\implies2-\frac{1}{2^n}<2-\frac{1}{2^{n+1}}\implies a_n<a_{n+1}$$

Da der Bruch \(\frac{1}{2^n}\) gegen \(0\) konvergiert, konvergiert die Folge gegen \(\pink{a_\infty=2}\).

Durch den Grenzwert ist die Folge nach oben beschränkt und durch die Monotonie nach unten:$$1=a_0\le a_n<a_\infty=2\implies \pink{1\le a_n<2}$$

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